CC BY
4
Хайдаров Б.А. ассистент Аскаров А.А. ассистент
Наманганский инженерно-технологический институт
Узбекистан, Наманган
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Аннотация: Определены задачи управления текстильными технологическими объектами, рассмо- трены алгоритмы управления и их реализующие технические средства, приведены осо - бенности оптимального или экстремального управления, статической и динамической опти- мизации, алгоритмов оптимального управления.
ключевые слова: алгоритмом управления, сигналов датчиков, регулирование, автоматически, автоматизации микропроцессоров, Оптимальным управлением.
Khaydarov B.A. assistant Askarov A.A. assistant
Namangan Institute of Engineering and Technology
Uzbekistan, Namangan
DETERMINATION OF TASKS AND ALGORITHMS OF CONTROL OF TEXTILE TECHNOLOGICAL OBJECTS
Аnnotation: The problems of control of textile technological objects are determined, control algorithms and their implementing technical means are considered, the features of optimal or extreme control, static and dynamic optimization, optimal control algorithms are given.
Key words: control algorithm, sensor signals, regulation, automatically, microprocessor automation, Optimal control.
Целенаправленное и результативное функционирование объекта управления обеспечивается подачей на его входы сигналов от управляющего устройства по определенным правилам - алгоритмам.
Под алгоритмом управления понимают совокупность правил приложения управляющих воздействий к исполнительным элементам объекта управления, обеспечивающих его функционирование с целью решения поставленной перед объектом задачи. Вырабатывает указанные
воздействия управляяющее устройство на основе уставок и ограничений, введенных оператором (априорная информация), и сигналов датчиков, вводимых обратными связями (текущая информация). В этом смысле алгоритм управления определяет закон функционирования управляющего устройства.
Алгоритм управления, его структура и параметры зависят не только от задачи управления, но и от того объекта, которым предстоит управлять. Многообразие объектов управления, не поддающихся типизации, отсутствие единой четкой классификации задач управления затрудняют классификацию алгоритмов управления. Для упрощенного представления можно выделить среди алгоритмов управления две наиболее обобщенные и укрупненные группы: алгоритмы управления состоянием и сменой состояний.
К первым могут быть отнесены алгоритмы поддержания заданного рационального либо предварительно рассчитанного оптимального значения технологического параметра. Они получили название алгоритмов стабилизации или регулирования. Среди них выделяют регулирование по отклонению координаты и регулирование по возмущению. К этой группе могут быть отнесены также алгоритмы статической оптимизации, когда управляющее устройство автоматически осуществляет поиск такого сочетания значений технологических параметров, при котором достигается наилучшее (оптимальное) значение некоторого критерия качества функционирования объекта управления.
К алгоритмам второй группы следует отнести алгоритмы отработки заданной рациональной или заданной оптимальной траектории - алгоритмы программного следящего управления. К ним также могут быть отнесены алгоритмы отработки заданной рациональной или оптимальной дискретной последовательности смены технологических операций, об - разующей технологический цикл. В отличие от перечисленных алгоритмы динамической оптимизации обеспечивают автоматический выбор оптимальной траектории или ее формирование, коррекцию в процессе отработки в зависимости от меняющихся условий таким образом, чтобы сохранить наилучшее значение критерия качества функционирования.
Наиболее современным и перспективным является оптимальное управление, которое хотя и является обычно наиболее трудно реализуемым, но зато дает наибольший технико- экономический эффект. Решение задач оптимального управления по существу стало реальным в связи с применением в системах автоматизации микропроцессоров и мини ЭВМ.
А) Алгоритмы стабилизации заданного параметра. Для автоматизированных технологических агрегатов, а тем более линий или комплексов, характерно представление их в виде многомерных систем. В них наблюдается зависимость управляемых координат как от своего управляющего или возмущающего воздействия, так и от других.
Формальные модели таких объектов, представляют собой системы взаимосвязанных алгебраических или дифференциальных уравнений. Это делает весьма специфичными методы анализа и синтеза устройств управления подобными системами, существенно отличающимися от традиционных, используемых для аналогичных целей в одноканальных устройствах управления.
Специфична постановка задачи о качестве управления многомерными системами в статике и динамике. Множество входных воздействий и управляемых координат обусловливает большое число структурных и параметрических вариантов по обеспечению ста- бильности, устойчивости и т.п. Весьма важной задачей является синтез устройств, делающих автономными каналы управления отдельными координатами. При этом сигналы управления другими координатами являются для данного канала возмущающими воздействиями.
Самостоятельная задача - компенсация действия возмущений данного канала и отработка с требуемым качеством управляющего воздействия.
Б) Алгоритмы программного управления заданной последовательностью операций. Системы программного управления технологическими процессами решают задачи перевода технологического агрегата из одного состояния в другое но заданной или оптимальной траектории. Такая общая постановка может быть конкретизирована рядом частных задач: программным перемещением рабочего органа (в точки с заданными координатами; последовательным перемещением рабочего органа в процессе обработки деталей по траекториям, определяющим конфигурацию готовой детали; отработкой циклически повторяющейся последовательности технологических операций, сопровождающейся сменой инструмента, технологических скоростей и т.п.
В зависимости от решаемых задач различными будут и алгоритмы программного управления, и' технические средства, их реализующие. Алгоритмами могут быть аналитические или табличные функции времени, обусловливающие такое изменение управляющего воз- действия, при котором ход технологического процесса приближается к требуемому. Это возможно при относительно детерминированном характере возмущающих воздействий.
Значительно сложнее решается задача контурного копирования, т.е. перемещения по заданной траектории с требуемыми статической и динамической погрешностями. Характерной особенностью систем программного управления является также необходимость логического анализа текущей ситуации, связанная с выбором возможности продолжения технологического цикла или аварийного останова. В более сложных случаях возможна необходимость выбора различных вариантов продолжения цикла либо повторения отдельных его элементов. В любом случае
функционирование управляющего устройства обусловлено конкретным алгоритмом управления.
Структурно системы программного управления могут выполняться как разомкнутыми (невысокая точность, незначительное влияние возмущений), так и замкнутыми, отличающимися повышенной точностью при значительных возмущениях. В первом случае задача относительно проста и достаточно надежно решается применением дискретного (шагово -го) привода, во втором - применением сложных следящих электроприводов аналогового или цифрового типа.
Возможно применение систем комбинированного типа, когда осуществляется дискретное позиционирование рабочего инструмента в опорные точки с последующим непрерывным от- слеживанием отдельных участков траектории, определяющей конфигурацию детали.
В) Алгоритмы оптимального управления. Оптимальным управлением в СУ АТК считается такое, которое обеспечивает наиболее выгодный компромисс при минимизации трех компонентов технологического комплекса: материала, энергии, информации. Определе- ние оптимальности процесса зависит от конкретных условий, в которых он реализуется. Критериями оптимальности могут быть максимум производительности, минимум себестоимости, требуемее качество продукции, минимум затрат энергии и ряд других. Эти оптимумы, как правило, не совпадают, поэтому в каждом случае приходится выбирать в качестве основного тот или иной критерий либо совокупность их с учетом весовых коэффициентов.
Помимо локального оптимума технологического механизма существует глобальный оптимум технологического агрегата или линии, определяющий иерархическую подчиненность оптимального ведения процесса в интересах оптимальности функционирования участка, цех предприятия и даже отрасли. В каждом отдельном случае выбор критериев оп- тимальности осуществляется в результате тщательного технико -экономического обоснова- ния.
Задача оптимизации решается на стадии системного проектирования комплекса "технология - оборудование - электропривод - система управления". При решении этой задачи предполагается существование связи между характеристиками технологического про - цесса и критерием его эффективности. Такая связь называется целевой функцией. Она свя -зывает управляющие воздействия хi - через управляемые координаты yi - с критерием эффек- тивности хода процесса F, т.е. F = Лу1,..., уп, x1, ..., хп).
Если имеется аналитическая модель вида yi = Ду1,...,уп), то целевая функция представляется в виде F = ..., хп). Ее получение является главной и наиболее сложной задачей при синтезе алгоритмов оптимального управления.
Совокупность ограничений определяет технологическую область существования целевой функции. Если целевая функция в этой области имеет экстремальный характер, то задача управления заключается в том, чтобы вести процесс в районе, близком к наибольшему экстремуму. Такое управление называют оптимальным или экстремальным. Если экстремум находится за пределами технологически допустимой области, то задача автоматического управления состоит в том, чтобы ввести процесс в режим, которому соответствует максимальное значение критерия эффективности, соответствующее границе этой области. Такое управление называют предельным.
Управление, при котором достигается и поддерживается максимальное значение F, независимо от возмущений называется статической оптимизацией. Целевая функция в этом случае не зависит от времени. Управление, когда система выбирает наивыгоднейшую траекторию перехода из одного состояния в другое, называется динамической оптимизацией.
Выводы. Степень определенности управляемого процесса является одной из особенностей разработки алгоритма оптимизации. Существуют методы оптимизации, которые позволяют осуществить ее даже при отсутствии полной модели процесса. Реализация подобных алгоритмов даже статической оптимизации возможна лишь при применении управляю -щей вычислительной машины с высоким быстродействием.
Использованные источники:
1. Петелин Д.П. и др. Автоматизация производственых процессов в текстильной промышленности. М. Легпромбытиздат, 1992. 240 с.
2. Корытин А.М. и др. Автоматизация типовых технологических процессов и установок. М. Энергоатомиздат, 1998. 432 с.
